A canção foi gravada nos estúdios Sarm West, situados em Londres, enquanto a sua mixagem foi concluída no estúdio The Hit Factory, localizado em Miami. O engenheiro de som Demacio "Demo" Castellon trabalhou pela primeira vez nos vocais da faixa, afiando-os de acordo com seus instintos, e depois trabalhou nas batidas e nos sintetizadores compostos por Timbaland e Danja. Musicalmente, "4 Minutes" é uma canção dance-pop de andamento acelerado que incorpora gêneros urbanos como o hip hop, e apresenta batidas formadas por bhangra, características de Timbaland, enquanto a sua instrumentação inclui latões, foghorns e sinos. Liricamente, trata de uma mensagem de conscientização social, inspirada pela visita de Madonna à África e pelo sofrimento humano que a artista testemunhou no continente.

"4 Minutes" obteve análises positivas da mídia especializada, a qual prezou sua produção e a chamou de uma pista de dança movimentada. Entretanto, outros notaram que Timberlake recebeu maior destaque na canção. A canção recebeu duas nomeações durante a 51ª cerimônia dos Grammy Awards para Best Pop Collaboration with Vocals e Best Remixed Recording, Non-Classical. O single obteve êxito comercial ao liderar tabelas musicais de 21 países, incluindo a Alemanha, a Austrália, o Canadá, a Espanha, a Itália e o Reino Unido. Nos Estados Unidos, "4 Minutes" atingiu um pico de número três na Billboard Hot 100, dando a Madonna seu 37º single a classificar-se entre as dez melhores posições na tabela, quebrando o recorde anteriormente detido por Elvis Presley.